Abstract

Translated from French

Les stations émettent des messages vers une station de base fixe par exemple pour demander l'allocation d'un canal dédié pour la communication. The stations transmit messages to a fixed base station, for example to request the allocation of a dedicated channel for communication.Ces messages transitent par un canal de transmission unique partagé par un grand nombre de stations émettrices. These messages pass through a single transmission channel shared by a large number of broadcasting stations.Une retransmission de ces messages a lieu lorsque deux stations au moins ont tenté simultanément d'utiliser ce canal commun d'où il est résulté une collision et un bloquage des stations en question. A replay of the messages occurs when two stations simultaneously at least tried to use the common channel where it resulted in a collision and a blockage of the stations in question.La probabilité de retransmission d'un message de demande à travers le canal partagé est fonction de l'état du canal partagé et de la puissance reçue par la station de base en provenance de cette station émettrice. The probability of retransmission of a request message through the shared channel depends on the state of the shared channel and the power received by the base station from the transmitting station.Application aux réseaux de transmissions radio-mobile. Application to mobile radio communications networks.

Quand une station mobile n'a encore procédé à aucune émission, elle est dite active. When a mobile station has not made any transmission, it is called active.Dès qu'une station mobile active est en mesure d'émettre une demande, elle l'émet, quel que soit le comportement des autres stations, d'où le caractère aléatoire de l'accès. Once an active mobile station is able to issue a request, it sends, regardless of the behavior of other stations, where the randomness of access.Plusieurs mobiles pourront donc émettre en même temps leurs demandes. Several mobile will be able to transmit at the same time their demands.On dit qu'il y a collision et l'ensemble des messages correspondants pourra alors être perdu. It is said that a collision and all the corresponding messages will then be lost.Les émetteurs qui viennent de connaître une telle collision sont dit bloqués. Issuers who come to know such a collision are said blocked.Les émetteurs bloqués doivent réémettre leurs messages de demande. Issuers are blocked reissue their request messages.Mais on conçoit que n'importe quelle procédure de répétition ne soit pas forcément efficace. But it is conceivable that any repetition procedure is not necessarily effective.En effet, si, par exemple, les émetteurs qui viennent juste d'être bloqués, réémettent immédiatement leur message, il est évident qu'il y aura à nouveau collision. Indeed, if, for example, issuers that have just been blocked immediately retransmit their message, it is clear that there will again crash.Il y en aura même de plus en plus puisque les émetteurs, qui tenteraient d'émettre pour la première fois durant cette première répétition des messages, entreront eux aussi en collision. There will be even more as issuers, who would try to issue for the first time during this first message repetition, will also enter into collision.

On parle d'ALOHA synchrone quand les transmissions sont synchronisées avec des intervalles de temps. One speaks when synchronous ALOHA transmissions are synchronized with the time intervals.Les longueurs de ces intervalles sont toutes égales et les transmissions commencent au début d'un intervalle. The lengths of these intervals are all equal and the transmissions start at the beginning of an interval.Un intervalle est suffisant pour qu'un paquet soit transmis et que le mobile ait le temps de recevoir l'acquittement de la station de base. An interval is sufficient for a packet to be transmitted and that the mobile has time to receive the acknowledgment from the base station.Autrement dit, un intervalle est sufissant pour qu'un paquet soit transmis et que le mobile sache si cette transmission a réussi ou non. In other words, a gap is sufissant for a packet to be transmitted and the mobile know if the transmission was successful or not.

L'idée du système ALOHA est la suivante : durant les intervalles qui suivent une collision, une station émettrice ne réémettra pas à coup sûr mais seulement avec une certaine probabilité f. The idea of ​​ALOHA system is as follows: during the intervals following a collision, a transmitting station will not retransmit for sure but only with a certain probability f.Plus précisément, la station essaie de réémettre, avec une probabilité f et elle n'essaie pas de réémettre avec une probabilité 1-f, et ceci jusqu'à la réussite de la retransmission. Specifically, the station attempts to retransmit with a probability f and does not attempt to retransmit with probability 1-e, and this until the successful retransmission.S'agissant de la probabilité f, il existe deux solutions : soit f est fixe, soit f dépend de l'état du canal partagé ; Regarding the probability f, there are two solutions: either f is fixed or f depends on the state of the shared channel;dans ce dernier cas on parle de "système contrôlé". in the latter case we speak of "controlled system".On démontre qu'un canal ALOHA non contrôlé est instable : le nombre des émetteurs bloqués croît indéfiniment. It is shown that uncontrolled ALOHA channel is unstable: the number of blocked transmitters increases indefinitely.On démontre également que pour qu'un canal ALOHA contrôlé soit stable, il faut et il suffit que f soit de la forme : f(k) = a/N(k) où N(k) est le nombre d'émetteurs bloqués durant le k-ième intervalle et f(k) la probabilité pour un émetteur bloqué de tenter de retransmettre durant cet intervalle. It is also shown that for an ALOHA channel controlled is stable, if and only if f is of the form f (k) = a / N (k) where N (k) is the number of transmitters blocked during the kth interval and f (k) the probability of a blocked sender attempting to retransmit during this interval.

Le système ALOHA synchrone contrôlé a l'avantage d'assurer la stabilité du canal, mais son rendement est faible. The synchronous ALOHA controlled system has the advantage of ensuring the stability of the channel, but its yield is low.La théorie montre qu'il est au maximum égal à 1/e, soit environ 0,368. The theory shows that it is at most equal to 1 / e, or about 0.368.Par rendement on entend la moyenne du nombre d'émetteurs autorisés à émettre pour la première fois durant un intervalle, sans que ce flux provoque l'effondrement du système, c'est-à-dire l'augmentation indéfinie du nombre d'émetteurs bloqués. By performance is meant the average number of issuers authorized to issue for the first time during an interval without this flow causes the collapse of the system, that is to say, the indefinite increase in the number of blocked transmitters .Cette moyenne est aussi la capacité du canal. This average is the channel capacity.

Un autre inconvénient des systèmes ALOHA contrôlé est de ne pas tenir compte d'un phénomène dit de capture, qui est le suivant. Another disadvantage of controlled ALOHA systems is to ignore a capture said phenomenon, which is as follows.Dans la réalité, quand deux ou plusieurs stations émettent en même temps, on constate que tous les messages ne sont pas forcément perdus. In reality, when two or more stations transmit at the same time, we notice that all posts are not necessarily lost.Il est possible qu'un message -un au plus-passe et parvienne à la station de base. It is possible that a message -a to pass over and reach the base station.Cet événement dépend du rapport signal sur bruit concernant ce message, les autres messages étant considérés comme du bruit vis-à-vis de celui-ci. This event depends on the signal to noise ratio for this message, other messages are considered vis-à-vis noise of it.

Le système ALOHA contrôlé ne peut pas tenir compte de ce phénomène de capture car il ne fait pas de différence entre les divers émetteurs en ce qui concerne leurs niveaux de puissance. Controlled ALOHA system can not account for this phenomenon of capture because it does not distinguish between the various issuers regarding their power levels.Pourtant, si l'on prend à nouveau l'exemple d'un système radio-mobile, dans une même cellule, la station de base reçoit des signaux qui peuvent être de puissances très différentes, et ce pour des raisons diverses tenant à l'environnement des stations. However, if we take again the example of a mobile radio system, in the same cell, the base station receives signals which may be of very different powers, for various reasons relating to the environment stations.

La présente invention a justement pour but d'éviter ces inconvénients. The present invention is precisely to avoid these disadvantages.A cette fin, elle prévoit un procédé qui permet de prendre en compte le phénomène de capture, ce qui améliore notablement, pour un faible coût supplémentaire, le rendement du canal partagé. To this end, it provides a method to take into account the phenomenon of capture, which significantly improves, for a small additional cost, the performance of the shared channel.Tenir compte de la capture, c'est tenir compte des différences de puissances entre les émetteurs mobiles. Consider the capture is taken into account differences in powers between the mobile transmitters.Concrètement, dans la présente invention, il s'agit de faire dépendre les retransmission des émetteurs bloqués de leurs niveaux de puissance. Specifically, in the present invention, it is made dependent retransmission issuers blocked their power levels.Plus précisément, le principe de retransmission selon l'invention consiste à faire dépendre f(k), la probabilité pour un émetteur bloqué de réémettre durant l'intervalle k, de deux données : More specifically, the principle of retransmission according to the invention is to depend f (k), the probability for a transmitter to retransmit blocked during the interval k, two data:

On peut alors obtenir un rendement supérieur à 1/e, mais surtout pour le même flux d'arrivée, on aura de meilleures conditions de délai, et ceci pour un coût supplémentaire faible. then we can get a higher return 1 / e, but mostly for the same flow arrival, we will have better time conditions, and this for a small additional cost.L'invention permet alors de réduire la ressource radio et la quantité d'équipements nécessaires pour gérer un nombre donné d'émetteurs mobiles. The invention thus reduces the radio resource and the amount of equipment needed to run a given number of mobile transmitters.

Chaque station émettrice peut être repérée par rapport à une échelle de puissance et cette détermination s'effectue d'après un bilan de liaison que la station mobile effectue avec la station de base de la cellule où elle se trouve. Each transmitting station can be located with respect to a power level and this determination is made based on a link budget that the mobile station performs with the base station of the cell where it is located.L'établissement de ce bilan ne présente pas de difficulté : c'est une procédure déjà prévue pour d'autres aspects de la communication. The establishment of this balance sheet presents no difficulty: it is a procedure already provided for other aspects of communication.La station émettrice effectue cette opération juste avant de commencer à émettre vers la station de base sa première demande. The transmitting station does this just before you start transmitting to the base station's first request.

Par ailleurs, l'activité du canal est une information qu'estimera la station de base et qu'elle retransmettra à l'ensemble des stations appartenant à sa cellule. Furthermore, the channel activity is information qu'estimera the base station and it will broadcast to all stations belonging to his cell.La station de base est capable de compter le nombre de messages bien reçus et le nombre d'intervalles inutilisés. The base station is able to count the number of good messages received and the number of unused intervals.

Donc, chaque station mobile déterminera sa fréquence de retransmission en fonction de deux informations : bilan de liaison qu'elle aura effectué et activité du canal, qu'elle aura reçu de la station de base. Thus, each mobile station determine its broadcast frequency according to two information: link budget it has performed and channel activity, it has received from the base station.

Une fois cette détermination effectuée, la station peut être considérée comme ne changeant pas de couche. Once this determination made, the station can be regarded as not changing layer.Il s'agit évidemment d'une approximation puisque la situation d'une station mobile peut évoluer du fait de ses mouvements. This is obviously an approximation since the situation of a mobile station may change due to movement.Mais cette approximation est tout à fait justifiée par le fait que ces variations sont lentes par rapport à la durée du phénomène considéré, qui est la durée nécessaire à la réussite de la transmission de sa demande. But this approximation is fully justified by the fact that these variations are slow compared to the duration of the phenomenon under consideration, which is the time necessary for the successful transmission of the application.

Concrètement, l'utilisation de cette détermination est la suivante : si un émetteur bloqué appartenant à la couche i cherche à retransmettre durant l'intervalle de rang k, il le fera avec une probabilité fi(k). Specifically, the use of this determination is as follows: if a blocked transmitter belonging to the i-layer seeks to retransmit during the row interval k, it will do so with a probability fi (k).Cette probabilité de retransmission dépend donc de la puissance de la station émettrice (couche i) et du temps (intervalle de rang k). This probability of retransmission depends on the power of the transmitting station (layer i) and time (row interval k).Ce dernier élément permet une évolution en fonction de l'état du système à tout instant. The latter allows for evolution according to the system status at any time.L'état du système à un instant donné (durant un intervalle), dépend du nombre N(k) d'émetteurs bloqués à cet instant. The system status at a given time (during an interval), depends on the number N (k) of issuers blocked at this time.

On peut poser alors fj(k)==a)/N(k). One can then ask fj (k) == a) / N (k).Pour tout i, ai est une constante calculée pour optimiser le débit de la couche i et le débit total. For all i have is a constant calculated to maximize throughput of the i layer and the total flow.Après cette estimation, connaissant les constantes ai, la station de base sera capable de calculer et de diffuser les probablité fi. After this estimate, knowing the constants have, the base station will be able to calculate and disseminate the fi probablité.

Néanmoins cette estimation de N(k) est assez délicate à mettre en oeuvre, et une autre variante est prévue dans l'invention. However, this estimate of N (k) is rather difficult to implement, and another variant is provided in the invention.

Tout d'abord il est nécessaire que la station de base puisse disposer d'une information supplémentaire : l'origine de chaque émission détectée. First of all it is necessary that the base station may have additional information: the origin of each detected transmission.Après avoir effectué son bilan de liaison, toute station sait dans laquelle des p couches elle se situe. After its link budget, any station knows in which p layers it is located.Elle peut alors joindre à chacune de ses émissions un champ d'information pour identifier cette couche. It can then attach to each of its emissions an information field to identify this layer.De cette façon, la station de base est capable d'estimer le débit propre à chaque couche. In this way, the base station is able to estimate the rate as to each layer.Il s'agit d'une précision supplémentaire par rapport au cas classique où la station de base ne pouvait constater, par intervalle, que l'une des trois situations suivantes inactivité, réussite, échec. This is an additional precision compared to conventional cases where the base station could not see, at intervals, one of the three situations inactivity, success, failure.Avec cette indication supplémentaire, la station de base pourra constater l'une des p + situations suivantes : With this additional indication, the base station will note one of p + following situations:

- inactivité - inactivity

- réussite dans la couche i 1≦i≦p - success in layer i 1 ≦ i ≦ p

- échec - failure

L'inactivité correspond au cas où la station de base n'entend rien ; Inactivity is the case where the base station hears nothing;une réussite dans la couche i signifie qu'un message a été détecté et qu'il provenait d'un émetteur correspondant à la couche i ; a success in the i layer means that a message has been detected and that it came from a transmitter corresponding to the i layer;l'échec rend compte de la situation où un bruit est entendu, ce qui signifie qu'un ou plusieurs émetteurs ont tenté d'émettre, mais où il n'y a pas eu de détection correcte. failure reflects the situation where a noise is heard, which means that one or more issuers have tried to issue, but where there was no proper detection.

N composantes seront donc disponibles dans la station de base à l'issue de l'intervalle k, correspondant aux résultats des intervalles allant de k+ 1-N à k. N components will therefore be available in the base station after the interval k, corresponding to the results intervals of N-k + 1 to k.Ces résultats serviront à l'ajustement de f 1 (k + 1) en fonction de fi(k). These results serve to adjusting f 1 (k + 1) as a function fi (k).Pour toute couche i, à la fin de tout intervalle k, les résultats seront diffusés par la station de base. For i layer at the end of every interval k, the results will be broadcast by the base station.

Cette idée d'interdire toute transmission avant la résolution de la collision est également mentionnée dans l'article de I. Cidon et M. Sidi, intitulé "The effect on capture on collision-resolution algorithms" publié dans "IEEE Trans. on Com.", vol. This idea of ​​banning any transmission before the resolution of the collision is also mentioned in the article by I. Cidon and Mr. Sidi, entitled "The effect is captured is collision-resolution algorithms" published in "IEEE Trans. Com is. ", flight.com-33, no4, Avril 1985, pp.317-324. com-33, No. 4, April 1985, pp.317-324.Mais dans un tel cas le système est non-contrôlé et il est tenu compte de la capture les probabilités de réémission dépendent de la puissance, et seulement de la puissance. But in such a case the system is not controlled and is considering capturing the retransmission probabilities depend on the power and only power.L'algorithme proposé est donc apparemment proche du système de l'invention, mais il présente deux différences importantes : The proposed algorithm is apparently close to the system of the invention, but it has two important differences:

- l'absence de contrôle (les probabilités de réémission après une collision ne varient pas en fonction du nombre d'émetteurs bloqués, autrement dit de l'état du système), - lack of control (the retransmission after a collision probabilities do not depend on the number of blocked emitters, ie the system status)

- l'interdiction faite aux nouveaux arrivants d'accéder au canal durant la période de résolution d'une collision. - the ban on new entrants to access the channel during the period of resolution of a collision.

Le système de l'invention est donc le seul qui présente en même temps les caractéristiques suivantes : The system of the invention is the only one present at the same time the following characteristics:

- il n'y a pas de contrôle sur les nouveaux arrivants, - there is no control over newcomers

- il y a un contrôle des retransmissions en fonction de l'état du système, et en fonction des différences de puissances entre émetteurs, pour tenir compte de la capture. - there is a retransmission control according to the system status, and for differences of powers between issuers, to take account of the capture.

Claims (1)

Translated from French

Procédé de commande de stations émettrices appartenant à un système de radio-transmission cellulaire comprenant une station de base fixe, les stations émettant des messages vers la station de base fixe par exemple pour demander l'allocation d'un canal dédié pour la communication, ces messages transitant par un canal de transmission unique partagé par un grand nombre de stations émettrices, une retransmission de ces messages ayant lieu lorsque deux stations au moins ont tenté simultanément d'utiliser ce canal commun d'où il est résulté une collision entre ces messages et un bloquage des stations en question, ce procédé consistant en outre à affecter à chaque station émettrice une probabilité de retransmission de son message de demande à travers le canal partagé, cette probabilité étant fonction de l'état du canal partagé, c'est-à-dire du nombre de stations émettrices bloquées, ce procédé étant caractérisé par le fait que la probabilité de retransmissi A method of controlling transmitting stations belonging to a cellular radio transmission system comprising a stationary base station, the stations with messages to the fixed base station, for example to request the allocation of a dedicated channel for communication, these messages passing through a single transmission channel shared by a large number of broadcasting stations, retransmission of those messages occurring when two stations simultaneously at least tried to use the common channel where it has resulted in a collision between these messages and a blocking of the stations in question, the method further comprising assigning to each transmitting station a probability of retransmission of the request message through the shared channel, this probability is a function of the state of the shared channel, that is, -dire the number of transmitting stations blocked, this method being characterized by the fact that the probability of retransmission affectée à une station émettrice déterminée dépend en outre de la puissance reçue par la station de base en provenance de cette station émettrice. is assigned to a particular transmitting station is also dependent on the power received by the base station from the transmitting station.

EP198704023191986-10-241987-10-16Control method for the retransmission of messages from transmitting stations belonging to a cellular system
CeasedEP0270391A1
(en)